Mimicking Neurotransmitter Release and Long-Term Plasticity by Oxygen Vacancy Migration in a Tunnel Junction Memristor
Julkaisuvuosi
2019
Tekijät
Tan, Hongwei; Bhattacharya, Sayani; Qin, QiHang; Lahtinen, Jouko; van Dijken, Sebastiaan
Tiivistelmä
Activated by action potentials and Ca<sup>2+</sup> ion migration, neurotransmitters in biological synapses are released from vesicles at the presynaptic membrane to the cleft and bonded to receptors on the postsynaptic membrane. The bonded neurotransmitters modify the electrochemical properties of the postsynaptic membrane and, thereby, the synaptic plasticity, which forms the basis for learning, memory, emotion, cognition, and consciousness. Here, the oxygen vacancy transport in Au/SrTiO<sub>3</sub> (STO)/La<sub>0.67</sub>Sr<sub>0.33</sub>MnO<sub>3</sub> (LSMO) tunnel junctions is exploited to mimic neurotransmission processes in an artificial ionic electronic device. Using voltage pulses of varying number, amplitude, and polarity, it is demonstrated that reversible oxygen vacancy migration across the STO/LSMO interface provides stable multilevel resistance switching for octal memory devices and resembles the quantal, stochastic, and excitatory or inhibitory nature of neurotransmitter release dynamics. Moreover, fundamental synaptic behaviors including long‐term potentiation/depression and various types of spike‐timing‐dependent plasticity characteristics are emulated, opening a promising biorealistic approach to the design of neuromorphic devices.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Volyymi
1
Numero
2
Artikkelinumero
1900036
Sivut
1
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Kone- ja valmistustekniikka; Nanoteknologia
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1002/aisy.201900036
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä